Definicja soli

Największą grupę związków nieorganicznych tworzą sole. Z tą grupą związków chemicznych zapoznaliśmy się opisując reakcje chemiczne kwasów i zasad.
Nazwa sole pochodzi od łacińskiego słowa sal i oznacza wszystkie substancje, których właściwości są podobne do znanej od najdawniejszych czasów soli kamiennej.

Substancje zawierającą w cząsteczce kationy metalu i aniony kwasu przyjęto nazywać solą Wzór ogólny MnRm gdzie: M - metal, R - reszta kwasowa, n i m odpowiednie indeksy Przykłady: NaCl, Na2SO4, K3PO4, Fe(NO3)3, CuSO4

Jakimi właściwościami charakteryzują się sole?

Wszystkie sole mają budowę jonową a substancje o takiej budowie charakteryzują się;

• budową krystaliczną

• przeważnie dobrze rozpuszczają się w wodzie

• wodne roztwory soli przewodzą prąd elektryczny

• mają wysoką temperaturę topnienia

Metody otrzymywania soli

Do najważniejszych metod otrzymywania soli należą;

• reakcje kwasów z zasadami

NaOH + HNO₃ ---> NaNO₃ + H₂O
2KOH + H₂SO₄ ---> K₂SO₄ + 2H₂O

• reakcje metali z kwasami

Zn + H₂SO₄ ---> ZnSO₄ + H₂
2K + 2HNO₃ ---> 2KNO₃ + H₂

• reakcje tlenków niemetali z zasadami

SO₃ + 2NaOH ---> Na₂SO₄ + H₂O
CO₂ + Ca(OH)₂ ---> CaCO₃ + H₂O

• reakcje tlenków metali z tlenkami niemetali

CaO + CO₂ ---> CaCO₃

• reakcje bezpośredniej syntezy

2Na + Cl₂ ---> 2NaCl

Budowa i nazewnictwo soli

Cząsteczki soli przypominają swoją budową cząsteczki kwasu (patrz reakcja zobojętniania).

W reakcji zobojętniania atomy wodoru kwasu siarkowego zastępowane są atomami potasu a produktem reakcji jest sól.
Sól podobnie jak kwas w roztworach wodnych dysocjuje. Produktem dysocjacji jest kation metalu i anion reszty kwasowej.

Sole rozpuszczalne w wodzie dysocjują na kation metalu i anion reszty kwasowej Mg(NO3)2 ---> Mg^2+ + 2NO3^- KCl ---> K^+ + Cl^- Na2SO4 ---> 2Na^+ + SO4^2- Fe2(SO4)3 ---> 2Fe^3+ + 3SO4^2- K2S ---> 2K^+ + S^2- Dowodem, że sole rozpuszczone w wodzie są zdysocjowane na jony jest przewodzenie prądu elektrycznego przez roztwory soli.

Nazewnictwo soli Nazwy soli tworzy się z:

• nazwy anionu

• nazwy kationu

• wartościowości kationu metalu, podanej cyframi rzymskimi, umieszczonej w nawiasie

Sole kwasu solnego (chlorowodorowego) nazywamy chlorkami KCl - chlorek potasu FeCl2 - chlorek żelaza(II) Sole kwasu siarkowodorowego nazywamy siarczkami Na2S - siarczek sodu Fe2S3 - siarczek żelaza(III) Sole kwasu siarkowego(IV) nazywamy siarczanami(IV) Na2SO3 - siarczan(IV) sodu FeSO3 - siarczan(IV) żelaza(II) Sole kwasu siarkowego(VI) nazywamy siarczanami(VI) CaSO4 - siarczan(VI) wapnia FeSO4 - siarczan(VI) żelaza(II) Sole kwasu węglowego nazywamy węglanami MgCO3 - węglan magnezu K2CO3 - węglan potasu Sole kwasu azotowego(V) nazywamy azotanami(V) Ca(NO3)2 - azotan(V) wapnia KNO3 - azotan(V) potasu Sole kwasu fosforowego(V) nazywamy fosforanami(V) Ca3PO4 - fosforan(V) wapnia AlPO4 - fosforan(V) glinu Uwaga: Jeżeli kation metalu ma tylko jedną wartościowość, to nie podaje się jego wartościowości.




Właściwości soli

Wszystkie w stanie stałym są ciałami krystalicznymi o budowie jonowej. Wielkością, która charakteryzuje sole jest rozpuszczalność.
Wśród soli:

• wszystkie azotany są rozpuszczalne

• wszystkie octany są rozpuszczalne

• wszystkie chlorki, bromki i jodki są rozpuszczalne z wyjątkiem srebrowych, rtęci Hg(I) i ołowiu Pb(II)

• wszystkie siarczany są rozpuszczalne z wyjątkiem siarczanów baru, strontu i ołowiu

• wszystkie sole sodowe, potasowe są rozpuszczalne

Więcej w tabeli rozpuszczalności

Tabela rozpuszczalności soli i wodorotlenków w wodzie

Ustawiając kursor na kratce otrzymany barwę substancji

Tabela rozpuszczalności

KATIONY

Na^+

K^+

Ag^+

Mg^2+

Ca^2+

Ba^2+

Zn^2+

Cu^2+

Pb^2+

Fe^2+

Fe^3+

Al^3+

A N I O N Y

OH^-

Cl^-

Br^-

I^-

S^2-

NO3^-

CO3^2-

SO4^2-

PO4^3-

SiO4^4-

LEGENDA

bardzo słabo rozpuszczalny

słabo rozpuszczalny

dobrze rozpuszczalny

bardzo dobrze rozpuszczalny

zachodzą skomplikowane reakcje




Praktyczne wykorzystanie soli

Sól kuchenna (chlorek sodu), NaCl Ma charakterystyczny słony smak. Występuje w wodzie morskiej w ilości do 3% oraz w stałych złożach i w postaci stężonych solanek, które pompuje się z odwiertów. Używa się jej głównie do wytwarzania związków chloru i sodu, jak równiez metalicznego sodu i gazowego chloru.
Nadmierne spożywanie soli kuchennej jest przyczyną chrób nerek, nadciśnienia.

Węglan wapnia CaCO₃ Jest to główny składnik takich minerałów, jak marmur, wapień i kreda. Węglan wapniowy ogrzewany rozkłada się tworząc tlenek wapnia CaO (wapno palone).

CaCO₃ ---> CaO + CO₂

Wapno palone gasi się wodą i tworzy się wtedy wodorotlenek wapniowy (wapno gaszone) wykorzystywane do sporządzania zaprawy murarskiej.

CaO + H₂O ---> Ca(OH)₂

Proces twrdnienia wapiennej zaprawy murarskiej polega na reakcji wapna gaszonego z dwutlenkiem węgla.

Ca(OH)₂ + CO₂ ---> CaCO₃ + H₂O

Siarczan(VI) wapnia Występuje w przyrodzie jako minerał gips, CaSO₄ * 2H₂O. Gips jest białą substancją, której używa sie na skalę przemysłową do produkcji płyt wykładzinowych oraz przerabia się na gips palony.
Proces przebiega w temperaturze nieco powyżej 100^oC.

2(CaSO₄ * 2H₂O) ---> 2CaSO₄ * H₂O + 3H₂O

Przy ogrzewaniu do wyższej temperatury tworzy się bezwodny CaSO₄ nazywany anhydrytem.
Gips palony jako zaprawa gipsowa zmieszany z wodą twardnieje. Proces twardnienia zachodzi bez dostępu powietrza i polega na przyłączaniu wody.

2CaSO₄ * H₂O + 3H₂O ---> 2(CaSO₄ * 2H₂O)

Fosforany Są cennymi nawozami sztucznymi. Najbardziej znanym nawozem jest superfosfat, który jest mieszaniną siarczanu wapniowego z fosforanem jednowapniowym.

2CaSO₄ + Ca(H₂PO₄)₂

Azotan potasowy KNO₃ Znany jest jako saletra potasowa. Używa się go do peklowania mięsa (szynki, wołowiny), w lecznictwie oraz do produkcji prochu czarnego przez dokładne wymieszanie z węglem drzewnym i siarką.




Wytrącanie osadów soli

Reakcje chemiczne w roztworach przebiegają wtedy jeżeli w reakcji powstają produkty trudnorozpuszczalne w wodzie oraz produkty, które nie dysocjują.

Przykładem może być zmieszanie ze sobą roztworu azotanu srebra i chlorku sodowego. Po zmieszaniu roztworów wytrąca sie osad. Wytrącanie się osadu dowodzi że po zmieszaniu roztworów zachodzi reakcja chemiczna.

AgNO₃ + NaCl ---> AgCl(osad) + NaNO₃

Jednym z produktów reakcji jest trudnorozpuszczalny AgCl który wydziela się z roztworu w postaci osadu.

Dlaczego możliwe jest wytrącanie osadów z roztworów?

Z poprzednich rozdziałów wiemy, że takie substancje jak kwasy, zasady i niektóre sole po rozpuszczeniu w wodzie są zdysocjowane. Z tego możemy wnioskować, że każda z wymienionych substancji rozpuszczona w wodzie występuje w postaci jonów. Dlatego wcześniej napisane równanie reakcji chemicznej możemy zapisać inaczej, jako reakcję między jonami.

Ag⁺ + NO₃^- + Na⁺ + Cl^- ---> AgCl(osad) + Na⁺ + NO₃^-

Praktycznie w roztworze rakcja przebiega pomiędzy jonami Ag⁺ i Cl^-, co możemy zapisać równaniem.

Ag⁺ + Cl^- ---> AgCl(osad)

Wytrącanie osadu jest możliwe, ponieważ kation srebra w zetknięciu z anionem chlorkowym łączą się tworząc postać nierozpuszczalną.
Jeżeli jednak zmieszamy rozcieńczone roztwory azotanu sodowego i chlorku potasowego, to pomimo, że dla tych składników można napisać również równanie reakcji wymiany:

NaNO₃ + KCl ---> KNO₃ + NaCl

nie zaobserwujemy w roztworze żadnej zmiany, bowiem składniki występujące zarówno z lewej jak i z prawej strony równania są dobrze rozpuszczalne i zdysocjowane (patrz tabela rozpuszczalności).

Przebieg reakcji możemy przewidywać, korzystając z tabeli rozpuszczalności.
Przykład:

Co stanie się po zmieszaniu roztworów K2SO4 i BaCl2? W tym przypadku przebieg reakcji możemy przewidywać na podstawie znajomości rozpuszczalności substratów i produktów. Możliwa jest tutaj tylko reakcja wymiany, gdzie jednym z produktów będzie siarczan(VI)baru BaSO4. Z tabeli rozpuszczalności możemy odczytać, że BaSO4 praktycznie nie rozpuszcza się w wodzie, czyli przebieg reakcji będzie sprowadzał sie do wytrącenia osadu BaSO4. K2SO4 + BaCl2 ---> BaSO4 + 2 KCl Ponieważ mamy do czynienia z roztworami przebieg reakcji możemy zapisać jonowo Dysocjacja substaratów K2SO4 ---> 2K^+ + SO4^2- BaCl2 ---> Ba^2+ + 2Cl^- Rownanie reakcji 2K^+ + SO4^2- + Ba^2+ + 2Cl^- ---> BaSO4(osad) + 2K^+ + 2Cl^- Ba^2+ + SO4^2- ---> BaSO4(osad)

Więcej przykładów

Ca(NO₃)₂ + K₂CO₃ ---> CaCO₃(osad) + 2KNO₃
Ca²⁺ + 2NO₃^- + 2K⁺ + CO₃^2- ---> CaCO₃(osad) + 2K⁺ + 2NO₃^-
__________________
Zn(NO₃)₂ + K₂S ---> ZnS(osad) + 2KNO₃
Zn²⁺ + 2NO₃^- + 2K⁺ + S^2- ---> ZnS(osad) + 2K⁺ + 2NO₃^-

Podobny mechanizm reakcji strącania osadów obserwujemy w czasie mieszania roztworów kwasów z solami. Przykładem jest reakcja kwasu solnego z azotanem(V) srebra. HCl + AgNO3 ---> AgCl(osad) + HNO3 H^+ + Cl^- + Ag^+ + NO3^- ---> AgCl(osad) + H^+ + NO3^- Przykładem reakcji przebiegającej według mechanizmu jonowego jest reakcja zobojętniania. HCl + NaOH ---> NaCl + H2O H^+ + Cl^- + Na^+ + OH^- ---> Na^+ + Cl^- + H2O _____________________________________ H2SO4 + 2NaOH ---> Na2SO4 + 2H2O 2H^+ + SO4^2- + 2Na^+ + 2OH^- ---> 2Na^+ + SO4^2- + 2H2O

---